Tải bản đầy đủ

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ TÁI CHẾ - TÁI SỬ DỤNG CHẤT THẢI RẮN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA MÔI TRƯỜNG

BÁO CÁO
CHUYÊN ĐỀ TÁI CHẾ - TÁI SỬ DỤNG
CHẤT THẢI RẮN
ĐỀ TÀI: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG BIOGAS ĐƯỢC SẢN XUẤT TỪ
BÙN THẢI CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC Ở THÀNH PHỐ ADRAR

GVHD: TS. TÔ THỊ HIỀN
NHÓM: 5 – 13CMT

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2016


CHUYÊN ĐỀ TÁI CHẾ_ TÁI SỬ DỤNG CHẤT THẢI RẮN
 Bài báo: Biogas production from the sludge of the municipal wastewater
treatment plant of Adrar city (southwest of Algeria)
( Sản xuất biogas từ bùn thải của hệ thống xử lý nước ở thành phố Adrar
(nằm ở tây nam Algeria)

 Tác giả: S. Kalloum, H. Bouabdessalem, A. Touzi, A. Iddou.
 Thông tin bài báo:
-

Tên tạp chí: www.sciencedirect.com

-

Impact: 3.36

-

Năm xuất bản: 05/04/2011

DANH SÁCH NHÓM 5

STT

HỌ VÀ TÊN

MSSV

CÔNG VIỆC ĐƯỢC PHÂN CÔNG

1

Phạm Thị Huệ

1322111

Tìm tài liệu, làm ppt, tổng hợp word, ppt

2

Nguyễn Thị Trâm

1322322

Làm ppt, thuyết trình


3

Phan Phước Trí

1322342

Dịch bài báo

4

Ngô Quốc Tiến

1322313

Dịch bài báo

5

Phạm Đình Huy

1322119

Thuyết trình+ tìm tài liệu

6

Phan Thị Trà Hiên

1322090

Làm PPt+ tìm tài liệu

7

Phạm Thị Trúc Phương

1322244

Tìm tài liệu+ làm ppt

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUẢN VỀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG VÀ QUẢN LÝ BÙN THẢI
CÔNG NGHIỆP............................................................................................................ 4
I.

Tình hình sử dụng:..............................................................................................4

II. Quản lý về bùn thải từ hệ thống nước thải và các công trình vệ sinh..................5
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ BIOGAS...................................................................6
2.1

Khái niệm, thành phần và nguyên liệu để sản xuất Biogas..............................6


2.1.1.

Khái niệm và thành phần của Biogas........................................................6

2.1.2.

Nguyên liệu cho sản xuất Biogas..............................................................6

2.2

Tình hình sản xuất và sử dụng biogas trên thế giới và Việt Nam.....................7

2.2.1

Tình hình sản xuất và sử dụng biogas trên thế giới......................................7

a

Nguồn gốc của khí sinh học......................................................................7

b

Tiềm năng Biogas trên thế giới.................................................................8

2.2.2

Tình hình sản xuất và sử dụng biogas ở Việt Nam.......................................8

a

Tiềm năng sử dụng Biogas........................................................................8

b

Nhu cầu tiềm năng cho biogas..................................................................9

CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ KỴ KHÍ........................................................................12
3.1.

Các vi sinh vật trong bể phân hủy kị khí sinh biogas:....................................12

3.2.

Các giai đoạn của quá trình phân hủy kị khí sinh biogas:..............................12

3.3.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men:................................................12

3.4.

Các quy trình công nghệ đặc trưng:...............................................................13

3.4.1.

Công nghệ ướt một giai đoạn..................................................................13

3.4.2.

Công nghệ khô một giai đoạn.................................................................14

3.4.3.

Công nghệ 3 giai đoạn.............................................................................15

3.4.4.

Công nghệ mẻ.........................................................................................16

3.4.5.

Một số phương pháp để làm tinh khiết sản phẩm biogas:........................17

CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ Ủ KỴ KHÍ..............................................19
Sản xuất biogas từ bùn thải của hệ thống xử lý nước ở thành phố Adrar....................19
(nằm ở tây nam Algeria)..............................................................................................19
4.1.

Giới thiệu.......................................................................................................19

4.2.

Nguyên liệu và phương pháp.........................................................................20

4.2.1

Dụng cụ thí nghiệm.................................................................................20

4.2.2

Chât nền..................................................................................................21

4.2.3

Phương pháp phân tích............................................................................22

4.3. Kết quả và thảo luận.........................................................................................23
4.3.1.

pH...........................................................................................................23

4.3.2.

VFA và TA..............................................................................................23

4.3.3.

Sản sinh biogas.......................................................................................26

4.3.4.

COD và BOD..........................................................................................27

4.3.5.

TS............................................................................................................ 28


4.3.6.

Hoạt động của vi khuẩn...........................................................................29

4.3.7.

Kết luận...................................................................................................31


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
QCVN: Qui chuẩn Việt Nam
TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam
BVMT: Bảo vệ môi trường


CHƯƠNG 1: TỔNG QUẢN VỀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG VÀ QUẢN LÝ
BÙN THẢI CÔNG NGHIỆP
I. Tình hình sử dụng:
- Hiện nay việc xử lý, tái chế và tái sử dụng chất thải đặc biệt bùn thải từ hệ
thống thoát nước và các công trình vệ sinh trong đô thị đang trở thành bài toán
khó đối với các nhà quản lý hầu hết các nước trên thế giới, đặc biệt ở các nước
có nền kinh tế đang phát triển trong đó có Việt Nam.
- Tại các đô thị Việt Nam hiện nay, phần lớn các hộ gia đình sử dụng hệ thống vệ
sinh tại chỗ và chủ yếu là các bể tự hoại, một số khu vực và đường phố có bố
trí các nhà vệ sinh công cộng. Phần lớn nước thải được xả vào hệ thống thoát
nước công cộng, còn bùn thải từ các công trình vệ sinh này được thông hút, thu
gom và vận chuyển chưa qua xử lý đổ thẳng ra mương, hồ hoặc bãi chôn lấp
cùng với các loại rác thải đô thị.
- Trong những năm gần đây nhiều dự án đầu tư xây dựng nhà máy xử lý nước
thải tại nhiều đô thị đã hoàn thành và đi vào hoạt động. Đến nay đã có 30 nhà
máy xử lý nước tập trung với công suất đạt khoảng 800.000 m3/ngày/đêm đi
vào hoạt động trong đó có nhà máy xử lý nước thải Bình Hưng - TP.HCM với
công suất 141.000 m3/ngày/đêm. Tuy nhiên, việc đầu tư chủ yếu tập trung vào
công trình đầu mối (trạm/nhà máy xử lý nước thải ), trong khi xây dựng mảng
thu gom còn chậm. Phần lớn các dự án thiếu phần đầu tư cho việc thu gom, xử
lý bùn. Ví dụ, Nhà máy xử lý nước thải công suất 141.000 m3/ngày/đêm tại
Bình Hưng, TP. Hồ Chí Minh với lượng bùn cạn phát sinh khoảng 34 tấn/ngày
chủ yếu thực hiện ủ lên men, trộn trấu và đem đi chôn lấp. Hình ảnh thu gom
bùn thải được thể hiện tại hình 1:.

Hình 1: Hình
bùn thải tại
Hưng

ảnh thu gom
nhà máy Bình

II. Quản
lý về bùn thải
từ hệ
thống nước
thải và
các công trình
vệ sinh
- Trong
thời gian qua,
một số
văn bản quy
phạm pháp luật đã được ban hành như Luật BVMT 2014 có hiệu lực từ
1/1/2015; các tiêu chuẩn, quy chuẩn môi trường và quy chuẩn xây dựng có liên
quan đến việc phân loại và quản lý bùn thải bao gồm: QCVN 07:
2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngưỡng chất thải nguy hại,
trong đó có những quy định được áp dụng với bùn thải… Tuy nhiên, nhiều vấn
đề còn thiếu cần phải được tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện là: Các quy chuẩn
kỹ thuật liên quan trực tiếp đến bùn thải (kể cả sản phẩm được sản xuất, tái sử
dụng bùn thải…); Các cơ chế, chính sách ưu đãi, hỗ trợ...; Các chỉ tiêu và các
1


định mức kinh tế, kỹ thuật cho thu gom, vận chuyển, xử lý bùn thải; Đầu tư, tài
chính (giá xử lý, chi phí quản lý, khai thác, vận hành…)
-

2


CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ BIOGAS
2.1 Khái niệm, thành phần và nguyên liệu để sản xuất Biogas
2.1.1. Khái niệm và thành phần của Biogas
- Biogas thường được dùng để chỉ khí sinh học được sản xuất từ sự phân hủy kỵ
khí hay lên men của chất hữu cơ bao gồm chất thải gia súc, rác thành phố, các
chất thải phân rã sinh học khác trong điều kiện thiếu không khí, xúc tác nhờ
nhiệt độ từ 20-40oC Biogas cơ bản chứa methane và khí carbonic.
- Biogas chứa methane là chất khí có giá trị dùng để sản sinh năng lượng trên ô
tô hay nhà máy điện. Nó cũng có thể được sử dụng trực tiếp để đun nấu, sấy,
sưởi, thắp sáng hay làm lạnh bằng máy lạnh hấp thụ.
- Biogas là viết tắt của từ Biological gas, thành phần gồm có:
 Methan (CH4): 50-75%
 Carbon Dioxide (CO2): 25-50%
 Nitrogen (N2): 0-10%
 Hydrogen Sulfide (H2S): 0-3%
 Oxygen (O2): 0-2%
- Thành phần khí biogas thay đổi theo nguồn gốc của quá trình phân hủy kỵ khí.
Biogas từ bãi chôn lấp rác có thành phần methane khoảng 50%. Với công nghệ
xử lý rác hiện đại, thành phần biogas có thể đạt 55-75% CH4.
2.1.2. Nguyên liệu cho sản xuất Biogas
-

-

Các nguyên liệu phổ biến nhất cho biogas có định hướng thương mại là phân
động vật, đặc biệt là phân lợn từ các trang trại nuôi lợn. Một loại nguyên liệu
khác, nhưng ít phổ biến hơn là mật rỉ đường từ các xưởng sản xuất đường.
Đối với sản xuất biogas quy mô hộ gia đình, nguyên liệu có thể bao gồm các
loại khác như: rơm, trấu, ngô, rác thải từ chế biến nông phẩm… Trong tương
lai, rác thải từ chế biến nông nghiệp và các xí nghiệp thực phẩm, cũng như rác
thải hữu cơ đô thị cũng có thể trở thành nguồn nguyên liệu quan trọng cho sản
xuất biogas.
Nói chung, có 3 dạng hoặc nguồn nguyên liệu chính cho sản xuất biogas là:
 Phân bón từ các trang trại chăn nuôi: hàng năm, Việt Nam với
khoảng 8 triệu gia súc (trâu, bò) và khoảng hơn 27 triệu con lợn, có thể
sản xuất khoảng 2.445 triệu mét khối khí sinh học.
 Rừng và chất thải nông nghiệp (gỗ, mùn cưa, vỏ trấu, rơm rạ): Việt
Nam có khoảng 27,1 triệu tấn sản phẩm gỗ thải và 56,2 triệu tấn chất
thải nông nghiệp.
 Các chất hữu cơ từ rác thải sinh hoạt: trung bình lượng chất thải được
thải ra trong 1 năm là khoảng 28 triệu tấn. Con số này sẽ tăng lên tới
43,5 triệu tấn vào năm 2015 và 67,6 triệu tấn vào năm 2020. Thành phần
chất thải hữu cơ trong rác thải đô thị là khá cao, chiếm khoảng 50% rác
thải sinh hoạt đô thị và 70 - 80% rác thải sinh hoạt nông thôn.

2.2 Tình hình sản xuất và sử dụng biogas trên thế giới và Việt Nam
3


2.2.1

Tình hình sản xuất và sử dụng biogas trên thế giới

a Nguồn gốc của khí sinh học
- Các hệ thống nghiên cứu đầu tiên về sản xuất khí sinh học bắt đầu từ một
nhà khoa học Ý Allesandro Volta. Vào những năm 1770, Volta để ý đến khí
đầm lầy trong trầm tích của các hồ ở miền bắc Italy, sau đó ông bắt đầu tiến
hành thí nghiệm về sự cháy của khí này. Faraday, nhà vật lý người Anh đã thử
nghiệm với khí đầm lầy và xác định nó như một hydrocarbon. Chỉ trong năm
1821, nhà nghiên cứu Avogadro đã thiết lập công thức hóa học của khí mêtan
(CH4). Nhà vi khuẩn học nổi tiếng của Pháp, Pasteur vào năm 1884 đã tiến
hành thử nghiệm với phân rắn. Ông là người đầu tiên đề xuất việc sử dụng các
phân từ các chuồng nuôi gia súc ở Paris để sản xuất khí đốt giúp chiếu sáng
đường phố.
- Cùng với sự phát triển của công nghệ, năm 1897 tại một bệnh viện cho bệnh
nhân phong ở Bombay, Ấn Độ được xây dựng nhà máy đầu tiên, khí đốt được
sử dụng cho chiếu sáng và vào năm 1907 đã được cung cấp các công cụ để sản
xuất điện.
- Tại Đức, một kỹ sư từ nhà máy xử lý nước thải Imhoff vào năm 1906 trong khu
vực Ruhr, bắt đầu xây dựng hệ thống kỵ khí, với cơ sở hai tầng cho xử lý nước
thải, gọi là “emshersky”. Hôm nay, mỗi nhà máy xử lý giai đoạn kỵ khí là, sản
xuất khí thải từ đó được sử dụng để sưởi ấm các lò lên men hoặc cho nhiệt và
điện.

-

-

Trước và trong chiến tranh thế giới thứ II, để đáp ứng nhu cầu tăng lên đối với
“nhiên liệu khí đốt” Đức đã cố gắng gia tăng sản xuất của khí thải bằng cách
cho thêm chất thải rắn hữu cơ. Năm 1940, ở Stuttgart lần đầu tiên cho thành
công có thể pha trộn với dầu tách chất béo.
Chỉ sau chiến tranh, nông nghiệp được cho là một nhà cung cấp tiềm năng
nguyên liệu của các khí sinh học – Đó là nguồn chất thải của gia súc.
Đại học Kỹ thuật Darmstadt năm 1947 đã phát triển một nhà máy khí sinh
học cho các doanh nghiệp nhỏ nông nghiệp với một bể lên men ngang có tựa
đề “Hệ thống Darmstadt”. Các loại khác đối với phân rắn như đã biết và đã
được phát triển tại Berlin và Munich.
4


b Tiềm năng Biogas trên thế giới
- Việc giá dầu thô liên tục tăng đã gây sức ép đối với các nhà khoa học trên thế
giới trong việc tìm kiếm nguồn nguyên liệu mới. Và Biogas hiện đang được coi
là một lời giải hoàn hảo cho bài toán kinh tế đồng thời cũng làm hài lòng các
nhà hoạt động môi trường.
- Các nhà môi trường học đã kết luận quá trình sản xuất Biogas giảm đến 40%
khí thải Carbonic do được sản xuất thông qua quá trình phân hủy các chất hữu
cơ của ngành nông nghiệp, lâm nghiệp và các hoạt động sinh hoạt của con
người.
- Năm 1884, nhà bác học người Pháp Louis Pasteurs tiên đoán: “Biogas sẽ là
nguồn nhiên liệu thay thế cho than đá trong tương lai”. Nhưng tới khi khoa học
kỹ thuật phát triển như ngày nay, biogas mới được chú ý đến.
2.2.2
Tình hình sản xuất và sử dụng biogas ở Việt Nam
a Tiềm năng sử dụng Biogas
- Có hai xu hướng chính sản xuất ứng dụng biogas tại Việt Nam:
 Sử dụng biogas phục vụ đun nấu và phát điện cho chiếu sáng ở quy mô
hộ gia đình.
 Sử dụng biogas cho phát điện và làm nhiên liệu/sưởi ở một quy mô lớn
hơn (quy mô công nghiệp).
- Ở quy mô hộ gia đình, hiện nay có khoảng 500.000 hầm phân hủy biogas. Tuy
nhiên, hầu hết các hầm này đều có quy mô nhỏ (dưới 10m 3) được xây dựng bởi
các hộ gia đình.
- Riêng chương trình khí sinh học cho ngành chăn nuôi Việt Nam, do chính phủ
Hà Lan tài trợ, tính đến năm 2011 đã xây được 15.678 hầm quy mô nhỏ. Mặc
dù không có con số chính thức, nhưng người ta ước tính rằng, có chưa đến 100
hầm biogas thương mại, với dung tích khoàng 100 - 200m 3, trong số đó hầu hết
đều được khai thác bởi các trang trại nuôi lợn.
- Hiện nay có khoảng 17.000 trang trại lợn (với hơn 500 con lợn mỗi trang trại)
và dưới 0,3% trong số đó có hầm biogas. Do việc thi hành luật vệ sinh môi
trường nghiêm ngặt hơn, nhiều trang trại trong số này sẽ cần đến các hầm phân
hủy biogas tại chỗ trong tương lai.
- Xét về mặt công nghệ, hầu hết các hầm ủ nhỏ là loại hầm vòm cố định. Đối với
các hầm ủ trung bình và lớn hơn, phổ biến nhất là các hồ kỵ khí phủ bạt có thể
tích nằm trong khoảng 300 - 190.000 m3. Các hồ phủ bạt kỵ khí này thường
được sử dụng bởi các trang trại lớn, các nhà máy công nghiệp, hoặc các khu
chứa rác thải đô thị.

5


Xây dựng hầm biogas quy mô nhỏ (vòm cố định) ở VN - Ảnh: biogas.org.vn
- Ở quy mô lớn hơn (quy mô công nghiệp), người ta ước tính rằng có hàng chục
nhà máy sản xuất biogas trên khắp Việt Nam. Mục đích chính của sản xuất
biogas là phát điện phục vụ cho tự dùng của nhà máy, hoặc để sấy sản phẩm
(mục đích sử dụng nhiệt).
- Cho đến nay, vẫn chưa có nhà máy sản xuất biogas nào được nối lưới vào lưới
điện quốc gia.
b Nhu cầu tiềm năng cho biogas
- Biogas hiện nay được sử dụng chủ yếu cho đun nấu và chiếu sáng ở quy mô hộ
gia đình ở các khu vực nông thôn. Tiềm năng sử dụng biogas trong tương lại có
thể là dùng để phát điện, bã thải sinh học cho các loại phân bón hữu cơ và
nhiên liệu sinh học.
- Trong khi đó, nhu cầu sử dụng biogas cho đun nấu và chiếu sáng sẽ tăng cao tại
các khu vực nông thôn.
- Ngoài ra biogas còn có tiềm năng sử dụng cho quy mô lớn. Các tiềm năng này
được nhận dạng như:

Trang trại chăn nuôi,

Các nhà máy chế biến nông - thực phẩm,

Các công ty xử lý chất thải (xử lý chất thải rắn và sau đó xử lý nước
thải),

6


Các tỉnh thành có ngành nông nghiệp chiếm ưu thế vì nguyên liệu cho
sản xuất biogas ở đây rất phong phú.
Nhu cầu tiềm năng từ Việt Nam sẽ là một hệ thống biogas tích hợp, bao gồm
thu gom rác thải, các thiết bị sản xuất khí và máy phát điện hoặc thiết bị sản
xuất phân bón.
Hầu hết các khách hàng tiềm năng sẽ là các trang trại chăn nuôi lớn, các nhà
máy chế biến nông sản như sắn, đường và các công ty quản lý rác thải đô thị vì:

Áp lực về bảo vệ môi trường đối với các đơn vị này rất cao,

Khối lượng chất thải là đáng kể, vì vậy có thể cung cấp đủ cho các
hệ thống với quy mô thương mại,

Họ có thể huy động vốn để đầu tư vào các công trình này.
Đến nay, 27.000 công trình biogas đã được xây dựng tại 24 tỉnh ở Việt Nam.
Dự kiến dự án sẽ đạt mục tiêu khoảng 167.000 công trình tại 50 tỉnh, thay thế
khoảng 200.000 tấn củi hoặc phế thải nông nghiệp mỗi năm bằng nguồn năng
lượng sạch. Nếu dự án thành công, sẽ đưa ra một phương thức tiếp cận mới:
ngành khí sinh học - nguồn năng lượng bền vững cho các hộ gia đình. Nhờ đó,
hàng triệu hộ dân được dùng nguồn năng lượng sạch, có khả năng tái tạo để
đun nấu và thắp sáng. Bất kỳ hộ gia đình nào có 2 con bò, trâu hoặc 4 con lợn
đều có thể xây dựng công trình khí sinh học. Điều quan trọng, với kết cấu khép
kín và sử dụng triệt để nguồn chất thải trong chăn nuôi, sinh hoạt, công trình
biogas đã góp phần giải quyết một trong những vấn đề bức xúc hiện nay ở nông
thôn là tình trạng ô nhiễm môi trường.


-

-

7


-

-

Một hầm biogas tiết kiệm được khoảng 2.3 tấn củi đun, tương đương với
0.03ha rừng mỗi năm. Việc sử dụng bã thải sinh học góp phần làm tăng sản
lượng cây trồng và rau xanh. Một hầm khí sinh học mỗi năm sản sinh ra 30 tấn
bã thải. Các công trình biogas hiện nay đã góp phần giảm thiểu 107.000 tấn
CO2, tiết kiệm 13.000 tấn than, gần 3.300 tấn dầu lửa và 208.022 bình gas loại
13kg, đáp ứng nhu cầu năng lượng cho 160.000 người chủ yếu ở vùng nông
thôn nghèo khó.
Các nghiên cứu đã thực hiện ở Việt Nam: Đã cải tạo động cơ kéo máy phát
điện chạy xăng sang chạy bằng biogas dùng để chiếu sáng cho sinh hoạt gia
đình; đã thiết kế xây dựng như hệ thống hầm biogas gồm ống dẫn chất thải hữu
cơ vào bể nạp, hố gas, hố xả, ống dẫn khí ra. Đầu ra khí sinh học có thể đun
nấu bình thường, nhưng để làm nhiên liệu chạy máy phát điện cần phải qua quy
trình công nghệ lọc chất độc hại và điều áp, tạo kết cấu áp lực đầu vào của gas
thấp. Máy phát điện chạy bằng khí sinh học có cấu tạo như máy phát điện chạy
bằng xăng nhưng có thay đổi ở hệ thống đánh lửa và có lắp đặt thêm một bộ
phối trộn với khí sinh học vào bộ chế hoà khí. Động cơ máy phát điện chạy khí
sinh học là loại động cơ 4 thì có công suất 1,5kW với vòng quay khoảng 3000
vòng/phút và đường kính xi lanh 60mm, hành trình pitton 46mm. Động cơ
chạy khí sinh học đã vận hành ổn định với công suất 650W và nghiên cứu
chuyển đổi động cơ máy phát điện chạy bằng xăng sang chạy bằng khí biogas
đã qua xử lý nhằm khai thác nguồn nhiên liệu sẵn có, giá rẻ và không bao giờ
cạn kiệt ở nông thôn.

8


CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ KỴ KHÍ
3.1.
Các vi sinh vật trong bể phân hủy kị khí sinh biogas:
- Có 2 nhóm vi khuẩn tham gia trong bể biogas:
 Nhóm vi khuẩn biến dưỡng cellulose.
 Nhóm vi khuẩn khí metan.
3.2.
Các giai đoạn của quá trình phân hủy kị khí sinh biogas:
- Giai đoạn thủy phân: Thủy phân các chất hữa cơ phức tạp và các chất béo
thành các hợp chất hữu cơ đơn giản hơn.
CxHyOz → các acid hữu cơ, CO2, H2
-

Giai đoạn lên men acid: Trong giai đoạn này, vi khuẩn lên men chuyển hóa các
chất hòa tan thành chất đơn giản như acid béo dễ bay hơi, alcohols, methanol,
CO2, H2, NH3, H2S, và sinh khối mới.Sự hình thành acid sẽ làm giảm pH.
- Giai đoạn acid hóa: Vi khuẩn acetic chuyển hóa các sản phẩm của giai đoạn
acid hóa thành acetat, H2, CO2 và sinh khối mới. pH của môi trường chuyển
sang kiềm.
- Giai đoạn metan hóa: Dưới tác dụng của các vi khuẩn sinh metan, acid hữu cơ
và các hợp chất đơn giản khác biến thành khí CH4, CO2, H2S… Trong đó CH4
là sản phẩm khí chủ yếu.
3.3.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men:
- Điều kiện kỵ khí: hoàn toàn không cung cấp oxy cho dung dịch lên men.
- Độ pH: sản lượng khí sinh học sinh ra từ quá trình phân hủy kỵ khí đạt tối đa
khi giá trị pH của vật liệu của hệ thống nằm trong khoảng 6: 7 (6.5-7.5). Giá trị
pH ảnh hưởng đến thời gian phân hủy của chất thải rắn vật liệu, pH của môi
trường phải được khống chế sao cho không nhỏ hơn 6.2 bởi vì khi đó vi khuẩn
sinh metan bị ức chế hoạt động.
- Tỷ lệ C/N: 20:30: 1 là tỷ lệ tốt nhất. Ở mức độ tỷ lệ thấp hơn, nitơ sẽ thừa và
sinh ra khí NH3, gây ra mùi khai. Ở mức tỷ lệ cao hơn sự phân hủy xảy ra
chậm.
- Sự có mặt của không khí và độc tố: tuyệt đối không có oxy. Các ion NH4+, Ca2+,
K+, Zn2+, SO42+ ở nồng độ cao có ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của
vi khuẩn sinh metan.
- Nhiệt độ: vi sinh vật metan hóa sẽ không hoạt động được khi nhiệt độ quá cao
hay quá thấp. Khi nhiệt độ giảm xuống 10oC sản lượng khí sinh học tạo thành
hầu như không đáng kể. Hai khoảng nhiệt độ tối ưu cho quá trình phân hủy kỵ
khí là:
- Giai đoạn nhiệt độ trung bình: nhiệt độ dao động trong khoảng 20- 40oC, tối ưu
30- 35oC.
- Giai đoạn hiếu khí: nhiệt độ tối ưu trong khoảng 50- 60oC.

9


3.4.
Các quy trình công nghệ đặc trưng:
3.4.1.
Công nghệ ướt một giai đoạn
- Đối với hệ thống hoạt động theo công nghệ ướt một giai đoạn, rác được chuyển
sang dạng huyền phù có khoảng 10% chất rắn bằng cách pha loãng với nước.
Hệ thống hoạt động với sự phân hủy hoặc kết hợp phân hủy giữa rác đô thị với
các nguyên liệu loãng hơn như bùn cống rãnh hoặc phân động vật.
a. Đặc trưng kỹ thuật
 Ưu điểm:
- Công nghệ ổn định đã được thử nghiệm và vận hành trong nhiều thập kỷ.
- Tính đồng nhất của rác hữu cơ sau khi đã qua nghiền thủy lực và pha loãng, đạt
hàm lượng TS nhỏ hơn 15%, cho phép áp dụng bể phản ứng dạng khuấy trộn
hoàn toàn.
 Nhược điểm:
- Chất thải cần được tiền xử lý tốt nhằm đảm bảo đồng nhất và loại bỏ các chất ô
-

nhiễm chất rắn dạng thô hoặc chất thải có tính độc cao từ rác đô thị.
Đối với rác không được phân loại tại nguồn cần có các bước tiền xử lý như:

-

sàng, nghiền thủy lực, tuyển nổi.
Cần giảm thiểu các thành phần nặng vì chúng có thể gây hư hỏng hệ thống
khuấy và bơm cũng như giảm thiểu các chất tạo bọt gây ảnh hưởng đến hiệu

suất của quá trình tách khí (biogas) sinh học.
- Khả năng bị tắc dòng thủy lực.
b. Đặc trưng sinh học:
- Tỷ lượng khí sinh học thu được trên thực tế khoảng 170 – 320Nm3 CH4/kg VS
(tương ứng với tỷ lệ giảm VS là 40% - 75%) tùy thuôc vào nhiệt độ môi trường
-

và loại chất thải.
Tải lượng hữu cơ có thể tích đảm bảo quá trình phân hủy sinh học bền vững
trong điều kiện hiếu nhiệt đối với rác được phân loại cơ học là 9.7 kg

-

VS/m3/ngày; đối với rác phân loại tại nguồn 6 kg VS/m3/ngày.
Hàm lượng TKN cao gây ức chế quá trình metan hóa, giá trị ngưỡng nồng độ

-

NH4+ khoảng 3g/l.
Hàm lượng axit béo trong thực phẩm thải cũng ảnh hưởng đến quá trình metan

hóa.
c. Các vấn đề kinh tế, môi trường:
- Khi xử lý chất thải rắn theo công nghệ ướt một giai đoạn, hỗn hợp dưới dạng
bùn được nạp vào các bể phản ứng thì lợi ích lớn hơn về mặt kinh tế là có thể
sử dụng các thiết bị rẻ tiền như bơm và đường ống. Tuy nhiên, nếu so với hệ
thống khô thì chi phí bể phản ứng, thiết bị khử nước và tiền xử lý lại cao hơn.
10


Xét tổng thể, mức đầu tư của hệ thống ướt một gia đoạn và khô một giai đoạn
-

là hoàn toàn như nhau.
Nhược điểm của hệ thống là không thu hồi được hoàn toàn khí sinh học do một
phần chất hữu cơ bị loại cùng chất tạo bọt hoặc ở dạng các thành phần nặng

-

nằm phía dưới bể phản ứng.
Một nhược điểm nữa của hệ thống là sử dụng quá nhiều nước, thường khoảng
1m3/tấn chất thải rắn, làm tăng chi phí sử dụng nước cũng như chi phí đầu tư và

xử lý nước thải.
3.4.2.
Công nghệ khô một giai đoạn
a. Đặc trưng kỹ thuật:
- Hàm lượng TS tối ưu trong các chất rắn lên men trong hệ thống sử dụng công
nghệ khô một giai đoạn khoảng 20 – 40%, với rác có hàm lượng TS > 50% cần
-

phải pha loãng.
Hệ thống khô khác biệt so với hệ thống ướt về bản chất vật lý của các chất lên

-

men.
Quá trình vận chuyển, nạp chất lên men được thực hiện nhờ băng tải, trục vít
hoặc bơm chuyên dụng có công suất lớn. Các thiết bị này phải đủ mạnh để có

-

thể cận chuyển được đá, thủy tinh, gõ mà không gây ra bất cứ cản trở nào.
Hệ thống tiền xử lý chỉ cần áp dụng để loại bỏ các chất rắn có kích thước lớn
hơn 40mm, ví dụ như sàng quay hoặc hệ thống nghiền đối với chất thải hữu cơ

-

được phân loại tại nguồn.
Nhược điểm chính của quá trình khô là không có khả năng phân bố đều và
xoay vòng vi sinh vật cũng như chống quá tải và quá trình axit hóa. Để giải
quyết vấn đền trên trong hệ thống Dranco bằng xoay vòng nước rỉ có pha trộn
với nước sạch theo tỷ lệ 6:1. Hệ thống này cho phép xử lý rất hiệu quả đối với

nước thải có hàm lượng TS trong khoảng 20 – 50%.
b. Đặc trưng sinh học:
- Tải lượng hữu cơ cao hơn hệ thống ướt do không bị ảnh hưởng bởi các chất ức
-

chế từ quá trình axit hóa hoặc metan hóa.
Tỷ lượng sinh biogas trong cả 3 hệ thống trên nằm trong khoảng 90 Nm3/T.
Chât thải làm vườn tươi mới 150 Nm3/T, thực phẩm thải tươi trong khoảng

-

210-300 Nm3 CH4/T. Với với mức phân hủy VS trong khoảng 50 – 70%.
Tỷ trọng biogas sinh ra trong hệ thống khô cao hơn trong hệ thống ướt có thể
được giải thích là do các chất dễ phân hủy sinh học không bị mất đi mà theo

chất tạo váng/bọt hoặc lắng xuống dưới bể phản ứng.
c. Vấn đề kinh tế, môi trường:
11


-

Khác biệt về mặt kinh tế bao gồm cả chi phí đầu tư và vận hành thì giữa hệ

-

thống khô và ướt khác nhau không nhiều.
Tuy nhiên về khía cạnh môi trường, sự khác biệt giữa hệ thống khô và ướt là
rất rõ rệt. Hệ thống khô sử dụng nước ít hơn hệ thống ướt 10 lần và do vật

-

lượng nước cần xử lý sẽ ít hơn hệ thống ướt nhiều lần.
Ưu điểm của hệ thống khô là khả năng vận hành ở nhiệt độ cao, do vậy đảm
bảo được vệ sinh đối với các sản phẩm cao hơn và thời gian phân hủy nhanh

hơn.
3.4.3.
Công nghệ 3 giai đoạn
- Công nghệ 2 hoặc 3 giai đoạn là công nghệ trong đó chất hữu cơ được chuyển
thành khí sinh học và các chất vô cơ ổn định thông qua các quá trình sinh hóa
-

không nhất thiết phải xảy ra cùng một điều kiện.
Trong thực tế, kỹ thuật hai giai đoạn thường được áp dụng, trong đó giai đoạn 1
là giai đoạn thủy phân xenlulo, giai đoạn 2 là giai đoạn acetat hóa, metan hóa

-

với tốc độ sinh trưởng chậm của quần thể vi sinh.
Trong thực tế, ưu điểm của công nghệ 2 giai đoạn không phải là hiệu suất
chung cao mà là khả năng xử lý các chất thải có khả năng gây bất ổn định trong
các hệ thống một giai đoạn, đặc biệt là rác công nghiệp, thông qua việc đạt
được tính đệm cao hơn, kiểm soát tốt hơn tốc độ nạp hoặc đồng phân hủy các

loại chất thải khác nhau.
- Hệ thống không lưu trữ sinh khối
- Hệ thống lưu trữ sinh khối
3.4.4.
Công nghệ mẻ
a. Đặc trưng kỹ thuật
- Trong công nghệ mẻ, các bể được nạp chất thải một lần, sau đó sẽ được vận
-

hành qua các bước phân hủy theo chế độ khô với 30-40% TS.
Về mặt nguyên lý, hệ thống mẻ có thể coi như một hố chôn lấp được thực hiện
trong thùng nhưng tỷ lượng khí sinh học sinh ra cao hơn từ 50 đến 100 lần so

-

với bãi rác trên thực tế bởi các nguyên nhân sau:
Nước rỉ được tuần hoàn liên tục cho phép phân tán đền chất dinh dưỡng, vi

sinh vật cũng như các axit sinh ra.
- Nhiệt độ của rác trong bể phản ứng cao hơn nhiệt độ rác tại các bãi rác.
- Trên thực tế có 2 dạng đang được áp dụng:
 Khô – mẻ (DBD): hệ thống mẻ được cung cấp với thành phần TS trong khoảng
20-40%. Trong quá trình phân hủy, nước rỉ sẽ được tuần hoàn trở lại để duy trì
thành phần độ ẩm nhất định, phân phối lại các thành phần hòa tan và vi khuẩn.
12


Nhược điểm của hệ thống là cần có quá trình tiền xử lý nguyên liệu cho phù
hợp.
 Ủ kỵ khí mẻ tuần hoàn (SEBAC): công nghệ này tương tự như công nghệ khô
– mẻ. Tuy nhiên, nước rỉ từ bể phản ứng được trao đổi giữa mẻ đã có và mẻ
mới nhằm thúc đẩy quá trình khởi động, tăng cường vi sinh đã thích nghi và
-

loại bỏ các axit béo bay hơi trong bể phản ứng.
Một vấn đề kỹ thuật đối với hệ thống mẻ là khả năng tắc hệ thống thu gom
nước rỉ phía đáy bể. Vấn đề này có thể được giải quyết được bằng cách giảm
thiểu tác động của quá trình nén tự nhiên thông qua hạ chiều cao của lớp rác
xuống còn 4m và trộn rác với các vật liệu khác có độ xốp cao. VD: 1 tấn chất

-

thải đã phân hủy và 0.1T vụn gỗ với 1T chất thải tươi.
Vấn đề cháy nổ khi tháo sản phẩm cũng cần quan tâm.
Hai pha axit hóa và metan hóa trong hệ thống mẻ được xảy ra biệt lập. Có 3




b.
-

dạng thiết kế khác nhau:
Dạng 1: Hệ thống mẻ một giai đoạn
Dạng 2: Hệ thống mẻ luân phiên
Dạng 3: Lai ghép mẻ - UASB
Đặc trưng sinh học:
Tại nhà máy Biocel ở Lelystad, tỷ lượng biogas sinh ra trung bình là 70 kg
biogas/ tấn chất thải hữu cơ được phân loại tại nguồn nhỏ hơn khoảng 40% so
với hệ thống một giai đoạn liên tục cho cùng loại chất thải. Nguyên nhân là do

-

phân bố không đều nước rò rỉ trong rác khi xoay vòng.
Nhìn chung tải trọng hữu cơ của hệ thống Biocel không cao hơn so với hệ
thống một giai đoạn liên tục, khoảng 3.6 – 5.1 kg VS/m3/ngày tùy thuộc vào

nhiệt độ không khí.
c. Các vấn đề môi trường, kinh tế:
- Do tính đơn giản về mặt kỹ thuật của hệ thống mẻ, nên suất đầu tư nhỏ hơn hệ
-

thống một giai đoạn liên tục khoảng 40%.
Tuy nhiên, nhu cầu sử dụng đất của hệ thống mẻ lơn hơn so với hệ thống một
giai đoạn liên tục do chiều cao bể phản ứng nhỏ hơn 5 lần và tải lượng thể tích

nhỏ hơn 2 lần.
- Chi phí vận hành theo mẻ tương đương với các hệ thống khác.
3.4.5.
Một số phương pháp để làm tinh khiết sản phẩm biogas:
 Loại trừ SO2
- CO2 tan tương đối tốt trong nước , do đó dùng tháp rửa nước là phương pháp
đơn giản nhất để loại trừ CO2 từ khí sinh học. Phương pháp này có nhược điểm
là tốn rất nhiều nước.
13


-

CO2 là khí acid, có thể hấp thụ bằng dung dịch kiềm. Ba loại hóa chất kiềm
dùng để hấp thụ là: NaOH, Ca(OH)2, KOH.
 Loại trừ H2S:
- Sau khi loại bỏ SO2, Na2CO3 được hình thành và được sử dụng để loại trừ H2S
sinh ra từ khí sinh học, thười gian tiếp xúc cần đủ lớn để các phản ứng xảy ra.
H2S + Na2CO3 → NaHS + NaHCO3
-

Phương pháp đơn giản và kinh tế hơn là cho lớp mạc sắt hoặc oxyt sắt Fe2O3
trộn với gỗ bào. Phản ưngs loại trừ H2S:
Fe2O3 + 3 H2S → Fe2S3 + 3H2O

-

Fe2O3 được phục hồi bằng cách phơi hoặc làm nóng Fe2S3 trong không khí
(hoặc oxygen) theo phản ứng sau đây:
2Fe2S3 + 3O2 → 2 Fe2O3 + 6S

14


CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ Ủ KỴ KHÍ
Sản xuất biogas từ bùn thải của hệ thống xử lý nước ở thành phố Adrar
(nằm ở tây nam Algeria)
Tóm tắt
-

Nghiên cứu này tập trung vào công nghệ xử lý và tối ưu hóa chi phí xử lý bùn
thải từ hệ thống xử lý nước thải ở thành phố Adrar (nằm ở tây nam Algeria).
Loại bùn thải đề cập trong nghiên cứu này là một hợp chất phức tạp của nhiều
tạp chất, chủ yếu là các hợp chất hữu cơ với tỷ lệ 54%. Các hoạt động sinh học
trong hợp chất trên được ghi lại với nồng độ 1.67 10 6 vi khuẩn/ 1ml. Bùn thải
sau khi được pha loãng ở nồng độ 16g/l trên tổng lượng tạp chất (TS) được lên
men trong các bình đựng với thể tích 1 lít trong môi trường kỵ khí trong 33
ngày. Chất lượng biogas thu được có nồng độ 280.31Nml với tỷ lệ 30 Nml
biogas trên mỗi mg COD được loại bỏ. Khả năng loại bỏ COD, BOD, TS, lần
lượt là 88, 90, 81% dựa vào sự phân hủy hoàn toàn của một loại thực vật có
khả năng gây bệnh – Escherichia coli. Kết quả cuối cùng của nghiên cứu mở ra
một cơ hội cho phép chúng ta sinh ra một lượng năng lượng tương đương
30.950KWh từ lượng bùn thải nói trên.
4.1.
Giới thiệu
- Hệ thống xử lý nước thải ở các thành phố có nhiệm vụ loại bỏ các chất độc hại
có trong nước thải sinh hoạt cũng như nước thải công nghiệp trước khi được
thải bỏ ra ngoài môi trường tự nhiên. Nếu nước đầu ra tại các nhà máy xử lý
được làm sạch thì các chất bẩn đã được loại bỏ trong quá trình và được lưu trữ
dưới dạng bùn thải thông qua các giai đoạn xử lý khác nhau của hệ thống. Loại
bùn thải này được có thể được xem như một loại chất thải có thể tái chế được
và phải được loại bỏ theo đúng những điều luật đã quy định. Xử lý bùn thải (tái
sử dụng và thải bỏ) cũng gây ra các vấn đề như việc xử lý các loại chất thải
khác. Có nhiều cách để xử lý và tái sử dụng bùn thải, nhưng chúng ta phải cân
nhắc chi phí của các phương án ấy, bao gồm chi phí xây dựng, giá bùn thải, giá
trị thêm vào từ sản phẩm đầu ra của các phương pháp và tác động của phương
pháp đó đến môi trường.
- Nếu chọn phương án xây dựng các bãi chôn lấp thì yêu cầu kỹ thuật trong nước
là chưa đủ (Algeria) và luật pháp hiện nay đang cấm việc này. Phương án đốt
bùn thì chi phí lại quá cao kèm theo nhưng rủi ro kèm liên quan đến việc phát
thải khí ô nhiễm ra ngoài môi trường xung quanh như dioxane (ADEME). Còn
việc sử dụng bùn thải như phân bón sinh học để phục vụ quá trình nông nghiệp
(dưới dạng phân compost và phân mùn) thì yêu cầu phải tiến hành nghiên cứu
các công nghệ “xanh” nhằm có thể chuyển hóa bùn thành các sản phẩm có chất
lượng tốt cùng lúc với việc giảm thiểu các chất ô nhiễm có thể phát sinh trong
15


quá trình. Việc tái chế bùn thải dưới dạng phân compost để phục vụ nông
nghiệp góp phần phục hồi các khoáng vật và chất hữu cơ cho đất giúp đưa quá
trình xử lý bùn thải vào một chu trình tự nhiên. Tuy nhiên, việc ủ phân compost
nên được lưu tiến với sự đảm bảo về vệ sinh, độ ổn định và phát triển của quá
trình. Hơn thế nữa phân compost làm từ bùn thải phải không được chứa các
loại độc tố như kim loại nặng (Cu, Zn, Cd, Hg, Cr …) và mức độ ô nhiễm các
chất hưu cơ vi lượng (Phatalates, PCBs, PAHs … ) phải thật thấp.
- Vì thế việc tái chế bùn thải qua quá trình ủ phân compost để phục vụ nông
nghiệp (một trong những công nghệ cũ nhất và được áp dụng nhiều nhất cho
quá trình xử lý và tài chế bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải), khó có thể thỏa
mãn các yêu cầu về sức khỏe và môi trường được quy định bởi pháp luật.
Tương lai của quá trình này trên đang được cân nhắc kỹ càng trong khi lượng
bùn thải sinh ra từ các công trình xử lý nước thải ngày càng nhiều. Vì thế bài
báo này sẽ áp dụng nghiên cứu của các giải pháp thay thế khác để giới hạn lại
các phương pháp khả thi cho vấn đề trên.
- Từ các giải pháp khác đã được nghiên cứu để giải quyết vấn đề trên, chúng tôi
chọn ra phương pháp phân hủy sinh học kị khí hay còn gọi là phương pháp sinh
metan từ chất thải hữu cơ từ các loại rác thải hằng ngày và bùn thải từ hoạt
động xử lý nước thải. Quá trình phân hủy sinh học kị khí là một quá trình
chuyển hóa các hợp chất hữu cơ thành năng lượng bằng các vi sinh vật trong
môi trường kị khí. Quá trình này sẽ sinh ra các khí dễ cháy gọi là biogas ( chủ
yếu là khí metan), và quá trình trên có thể giảm đi phân nửa lượng chất hữu cơ
có trong bùn thải. Lượng chất thải sau cùng của quá trình này rất ổn định,
không mùi, loại bỏ được hầu hết các loại vi trùng gây bệnh và thậm chí có thể
sử dụng như phân bón trong nông nghiệp. Công nghệ trên, có thể được sử dụng
để sản xuất ra các nguồn năng lượng có khả năng tái chế, đã được nghiên cứu,
ít tốn kém và không gây ô nhiễm. Khí biogas sinh ra từ quá trình trên có thể
xem như một giải pháp về kinh tế, không cần xử lý tập trung và thân thiện với
môi trường và phù hợp cho việc phát triển bền vững.
- Trong nghiên cứu này, chúng ra tập trung vào việc xử lý bùn thải và sản xuất
năng lượng từ lượng bùn thải đó. Sau đó chúng ta sẽ đề cập đến vấn đề xảy ra ở
một vùng đầm phá ở thành phố Adrar, nơi có một lượng bùn thải chưa xử lý
được hình thành từ nhà máy xử lý nước thải từ năm 1998.
4.2.
Nguyên liệu và phương pháp
4.2.1 Dụng cụ thí nghiệm
- Quá trình phân hủy kị khí được diễn ra trong một bình phản ứng sinh học có
dung tích 1000ml và kín hoàn toàn. Hình 1 phản ứng sinh học được duy trì ở
35oC trong môi trường liên tục và phải được theo dõi thường xuyên. Bình chứa
này được nối với một ống thủy tinh hình chữ U, để thuận tiện cho việc tính
toán sản lượng và áp lực của lượng khí biogas được sinh ra. Thể tích khí biogas
sinh ra được tính toán bằng cách kết nối bình phản ứng với một áp lực kế chứa
nước và vì thế do được lượng nước được thay thế so với thời điểm ban đầu.

16


Thể tích khí sinh ra được ổn định đến nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn (25 oC và
101.32kPa) dựa theo định luật khí tiêu chuẩn.

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
-

-

-

Bình ổn định nhiệt độ
Bình phản ứng
Ống chữ U
Bóng chứa khí biogas
Bunsen burner (thiết bị đốt khí thoát ra từ thí nghiệm)
Van khóa
Ống bơm mẫu
Khi một trong các đường ống của thiết bị được nối với hệ thống thu và lưu giữ
khí (một quả bóng khí), một đầu khác dẫn đến đường ống đốt khí hở để kiểm
tra khả năng cháy của khí biogas. Dung dịch trong ống là một dung dịch muối
acid bảo hòa (5% acid citric, 20% NaCl, pH = 2) nhằm để giảm lượng CO 2 hòa
tan tối đa.
4.2.2 Chât nền
10L bùn thải được lấy lên từ đáy của đầm phá tự nhiên được sử dụng để làm
mẫu trong bình đựng đầu tiên bằng cách đưa một bình chứa kéo có gắn dây
xuống đáy bình. Độ ẩm của lượng bùn thải lúc đó là 30%. Mẫu được lưu giữ ở
4oC trước khi đưa vào bình phản ứng.
Tính chất của bùn thải được xác định 3 lần và được trình bày ở bảng 1. Bùn
thải được đưa vào trong bình phản ứng với nồng độ 16g TS/L.

17


Bảng 1

-

-

4.2.3 Phương pháp phân tích
pH được đo bằng máy đo pH (HANNA HI 8314). Lượng acid béo dễ bay hơi
(Volatile fatty acids (VFA)) và tổng độ kiềm (total alkanility (TA)) được xem
như thước đo độ hoạt động tốt hay không của hệ thống, nồng độ của những
chất kể trên đạt được dựa vào phương pháp ở mục 11. Những chất nổi trên bề
mặt thu được sau khi quay ly tâm (6 phút ở tốc độ 10000 rpm) được lọc qua
một màng lọc bằng vi sợi thủy tinh và được sử dụng để xác định tính chất của
các thước đo về các thông số như: COD, TA và VFA.COD được xác dịnh dựa
vào phương pháp được báo cáo ở mục 12, trong phân tích này, 10mg mẫu được
trộn với 2ml K2Cr2O7 1.2N và 3ml H2SO4 – Ag2SO4. Cuối cùng hỗn hợp trên
được khuấy với dung dịch Ammoni Fe (II) sulphate. VFA được phân tích bằng
cách sử dụng phương pháp chuẩn độ được đề cập ở mục 13. TA được xác định
bằng cách điều chỉnh pH về 4.3 được đề cập đến ở mục 14. BOD được phân
tích bằng phương pháp Oxitop, đo kỹ thuật số bằng độ giảm khí áp trong lọ
500ml.
TS dược xác định bằng cách xấy ở nhiệt độ 104 oC tới khối lượng chất không
đổi và VS được xác định băng khối lương chất mất đi khi sấy ở 550C.
Thể tích khí biogas được xác đinh bằng phương pháp đo lượng nước thay thế.
Phân tích vi sinh vật được tiến hành dựa trên phương pháp ở mục 18 19 20.
Việc độ loãng và nhiệt độ của mẫu được xác định bằng cách lấy trung bình
cộng của 3 mẫu.

4.3. Kết quả và thảo luận
4.3.1. pH
18


-

-

Liên quan đến độ pH (Hình 2), chúng tôi đã ghi nhận trong năm ngày đầu tiên
của quá trình phân hủy, pH giảm từ 7 đến một giá trị nhỏ nhất là 6.3; điều này
chắc chắn do sự phân hủy chất hữu cơ và sự hình thành axit béo dễ bay hơi.
Sau đó, chúng tôi đã quan sát thấy sự gia tăng pH lên 6.95, trong 4 ngày tiếp
theo. Sự ổn định quanh giá trị này đã được ghi lại cho đến khi kết thúc quá
trình phân hủy kéo dài 33 ngày. Những quan sát này đã được báo cáo bởi
(Raposo, Borja và Rincon) [21] và (Shahrukh, Yoshihito và Mohd Ali) [22]
trong nghiên cứu của họ về việc ổn định bùn thải từ việc xử lý nước thải đô thị.

4.3.2. VFA và TA
Sự phát triển axit béo bay hơi (Volatile Fatty Acids) , trong suốt 33 ngày (Hình
3), cho thấy sự gia tăng VFA lên đến 1200 meq /l trong năm ngày đầu tiên. Giai
đoạn sinh VFA này tương ứng với giai đoạn thủy phân và acid hóa được xác
định bởi (Parawira, Murto và Zvauya) [23]. Sự sụt giảm của VFA sau ngày thứ
năm là do sự tiêu thụ VFA bởi các vi khuẩn mà tương ứng với giai đoạn acetate
hóa.

19


-

Trong suốt 5 ngày đầu tiên, chúng tôi đã ghi nhận nồng độ VFA tăng được theo
dõi bởi sự giảm pH. Đối diện với những sự thay đổi đó, môi trường đáp lại
bằng việc tăng TA, phục hồi điều kiện kiềm với sự bùng phát của giai đoạn
methane hóa (Hình 4).

-

Trong hình 5, chúng tôi minh họa sự thay đổi tỷ lệ VFA / TA. Nó chỉ ra rằng tỷ
lệ này cho tất cả các giai đoạn phân hủy đều thấp hơn 0.5. Giá trị này chỉ ra
rằng tính khả thi của quá trình mặc dù việc gia tăng VFA một cách đáng kể
20


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×